STEM教育模式在基礎教育教學中的研究熱點與趨勢

摘" 要" 為深入明晰STEM教育模式在基礎教育教學過程中的實際應用現狀以及未來發展趨勢，了解STEM教育模式在基礎教育教學中的應用情況，厘清STEM教育模式的價值內涵與核心要義，進一步為基礎教育教學的高質量發展提供新思路。本研究基于CNKI數據庫，通過對2013—2022年發表的268篇STEM教育模式在基礎教育教學中的相關研究進行文獻計量可視化分析。結果表明，STEM教育模式在基礎教育教學的研究趨勢偏向于幼兒教育和初中物理；同時，STEM教育模式在基礎教育階段的實踐應用不斷地指向精細化，表現為教學研究針對具體學段的具體課程進行的教學培養；此外，STEM教育模式的戰略地位得到有效提高，受到了廣泛認可，從而在一定程度上促進了基礎教育教學的高質量發展。

關鍵詞" STEM教育模式；基礎教育；CiteSpace

中圖分類號：G633.93" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）09-00-04

0" 引言

STEM教育模式是一種綜合性的教育理念和方法，旨在通過科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四個領域的融合，培養學生的創新精神和能力。

STEM作為一種新型的跨學科融合人才培養模式，能夠有效激發學生的深度學習能力，對于學生個體的實踐應用能力和高階思維形成起著舉足輕重的作用[1-2]。

《中國STEM教育白皮書》[3]《中國STEM教育2029行動計劃》[4]的相繼出臺為STEM教育模式在我國的實踐應用提供了保障[5]。由此以來，越來越多的研究人員將STEM教育模式應用于基礎教育教學中，以驗證該教育模式的有效性。例如：1）科技展示和實驗：教師通過設計一些科技展示和實驗的課程，讓學生主動探究科技的應用和原理，同時加強實踐操作的能力[6]；2）主題探究式學習：教師通過設計一些綜合性的課程項目，讓學生深入探究一個主題，從多個學科角度進行分析和解決問題[7]；3）聯合學科教學：教師設置跨學科的課程，讓學生在課堂上通過合作探究復雜問題[8]；4）項目式學習：教師可以建立一個學習項目，讓學生負責項目的整個周期過程，這樣學生可以在實踐中學到更多實用的技能等等[9]。

總之，STEM教育的應用使得基礎教育教學更具創新性、綜合性和探究性，將有助于學生更好地適應未來社會和職業的發展。因此，本研究通過對當前STEM教育模式在基礎教育教學中的研究熱點和趨勢進行可視化分析，旨在充分了解目前STEM教育模式運用于基礎教育教學的現實狀況與未來發展趨勢，厘清STEM教育模式的價值內涵與核心要義，進一步推進基礎教育教學的發展；從而有效落實《中國教育現代化2035》[10]的相關要求。

1" 數據來源與方法

1.1" 數據來源

本研究基于CNKI數據庫，通過高級檢索功能，輸入“STEM”“STEM教育”“STEM教育模式”和“基礎教育”（包含幼兒教育、學前教育、小學教育、初中教育、義務教育）等關鍵詞。時間跨度為2012—2022年，檢索文獻時間為2023年04月01日，輸出結果268條，從CNKI數據庫導出所選中的文獻樣本，保存格式設置為CiteSpace規定的Ref works格式。輸出后采用CiteSpace 5.1版本軟件對其進行可視化分析，通過繪制科學知識圖譜來進一步分析STEM 教育在我國基礎教育教學中的研究現狀、研究熱點以及發展趨勢，力求系統地討論STEM教育在基礎教育階段的研究熱點，并對STEM教育模式在基礎教育教學中的發展趨勢進行分析，為STEM教育模式應用在基礎教育教學中的未來發展提供參考和借鑒，從而有效促進STEM教育模式與基礎教育教學的有機融合與高質量發展。

1.2" 研究方法與工具

本研究主要使用的分析工具為Microsoft Excel和CiteSpace軟件。其中CiteSpace軟件是由美國德雷克塞爾大學的陳超美博士于2004年開發，作為頗具特色和影響力的一款引文可視化分析軟件，被眾多領域廣泛應用[11]。

研究借助可視化分析軟件CiteSpace 5.1和Excel對樣本文獻數據進行年度總體趨勢、關鍵詞共現和聚類分析，采用圖譜分析和共詞分析等方法，同時將定量分析和定性分析相結合，以此來探討STEM教育模式在基礎教育教學中的研究熱點和發展趨勢。

2" 研究結果與分析

2.1" 年度變化總體趨勢分析

STEM教育模式在基礎教育教學中的應用情況逐漸成為近年來本領域的研究熱點，利用Excel繪制出我國STEM教育模式在基礎教育階段的文獻年發表量（圖1）。從2014年開始，STEM教育模式就不斷應用于基礎教育階段中的教育教學，在2011年前后以范燕瑞為代表的研究團隊開始對STEM教育進行為挖掘與探討，但在此階段發展相對緩慢，起步相對較晚，具體表現為研究文獻發表數量處于較低水平。但隨著STEM教學模式運用于教學中的優勢不斷顯現，在2017年STEM教育模式應用于教學中的相關研究劇增，發展迅猛，分析其原因包括以下三個方面：

首先是相關政策的出臺，在很大程度體現了國家意志對于STEM教育模式的價值認同，這對促進STEM教育模式在我國的有效發展起著重要作用[12]；

其次，STEM教育在全球教育行業中成為現階段教育教學實踐研究的一大熱點，使得本領域的研究人員和科研機構不斷地對其進行探索[13]；

最后，基礎教育作為一項造就人才和提升素質的奠基工程，是整個教育階段的基礎，對整個教育階段起著重要作用[14-15]。

此外，本研究在具體分析過程中發現STEM教育模式在基礎教育階段應用的研究熱點為幼兒教育實踐。就當前該領域的研究熱點與整體趨勢可以看出，STEM教育模式在基礎教育教學中的應用研究目前處于不斷探索階段，從2017—2019年，文獻量逐漸上升，2020—2022年相比前三年略有下降，根據國家教育行政學院學報趙章靖的《新冠肺炎疫情沖擊下全球教育的變化特征和趨勢——關于OECD教育調研報告的分析》等數據可知，很有可能是因為近幾年新冠疫情的影響而無法正常開展線下教學，但從關于STEM教育的相關文獻被引量來看，未來STEM教育相關研究熱度會呈現不斷增長趨勢[16]。

同時也體現了STEM教育模式對于基礎教育教學效果的促進作用。

2.2" 研究熱點詞匯分析

通過關鍵詞共現圖譜進行分析，可以總結出 STEM教育模式在基礎教育教學中的研究熱點。獲取文獻后，將網絡節點選擇為“Keyword”，繪制關鍵詞圖譜（圖2）[17]。結果表明散落在節點周圍凸顯的部分研究領域已經取得了相關學術成果，但總體來說，該研究領域的文獻數量不多，目前依舊處于發展階段。

通過對分布在周圍的關鍵詞可知，未來STEM教育模式的發展趨勢是在基礎教育教學與其他方面相融合，其指向價值是較為明顯的。在該研究階段，幼兒教育、學前教育、小學教育、中學教育是國內學者關注的熱點，將會在未來一段時間內成為該領域研究的主流趨勢。

根據圖2分析可知，“小學”“學前教育階段”“基礎教育階段”“互聯網+”“課程設置”等5個主要的高頻詞且中心度較高的關鍵詞某種程度上代表了主要的研究熱點[18]。雖然其總體被引頻次處于較低水平，但不難看出，STEM教育模式在基礎教育階段的運用已經逐漸成為熱點，尤其是2017—2018年，STEM教育模式在基礎教育教學中的研究越來越受到學者關注。

時間線視圖（Timeline）側重于勾畫聚類之間的關系和某個聚類中文獻的歷史跨度[19]。為明確STEM教育模式在基礎教育階段的時間變化趨勢，通過繪制關鍵詞時間線圖譜（圖3），結果表明從2014年開始，經過該領域研究人員的不斷探索，使得STEM教育模式在基礎教育階段的實踐應用顯著增加，具體表現為越來越多的研究將STEM教育模式應用于幼兒教育，并通過實證分析的方法進一步驗證了STEM教育模式對處于學前教育階段的學生個體具有重要的促進作用。

3" 結論

根據相關政策和文獻分析可知，STEM教育呈現如下特點和趨勢：

1）STEM教育模式在基礎教育階段的實踐應用不斷指向精細化，表現為教學研究針對具體學段的具體課程進行的教學培養；

2）STEM教育模式的戰略地位得到有效提高，得到了廣泛認可；

3）STEM教育模式在基礎教育教學中的研究趨勢偏向于幼兒教育和初中物理。

4" 參考文獻

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015，21（4）：13-22.

[2]高益民，張馨尹.英國基礎STEM教育的現狀與啟示：以蘇格蘭地區為例[J].東北師大學報（哲學社會科學版），2023（1）：47-55.

[3]陳凱，夏晶，陳悅.《中國STEM教育白皮書》的文本挖掘[J].基礎教育，2019，16（3）：25-38.

[4]方浩穎，梁海坤，謝永燊，等.基于“中國STEM教育2029行動計劃”首批領航學校實施案例的研究[J].基礎教育參考，2019（13）：31-34.

[5]趙慧臣，陸曉婷，馬悅.基礎教育、高等教育、企業以及教育管理部門協同開展STEM教育：美國《印第安納州科學、技術、工程和數學（STEM）行動計劃》的啟示[J].電化教育研究，2017，38（4）：115-121.

[6]趙中建.探尋教育創新之路：基于教育比較研究的視角[J].比較教育學報，2022（5）：3-18.

[7]張豐.STEM：深刻影響基礎教育改革與發展的觀念與實踐：美國STEM教育考察報告[J].上海教育科研，2020（4）：5-11.

[8]周玉芝.基礎教育階段STEM教育的性質和路徑[J].教學與管理，2020（9）：1-3.

[9]徐夢杰，張民選.全民、融合與提升競爭力的東盟基礎教育政策研究[J].教育發展研究，2019，39（5）：20-27.

[10]中共中央 國務院印發《中國教育現代化2035》[N].人民日報，2019-02-24（1）.

[11]侯海燕，陳超美，劉則淵，等.知識計量學的交叉學科屬性研究[J].科學學研究，2010，28（3）：328-332，350.

[12] Chauke Thulani Andrew. Gender Differences in Determinants of Students’ Interest in STEM Education[J]. Social Sciences，2022，11（11）.1-14.

[13]黃瑄，周丐曉，楊銘，等.基于STEM跨學科視域的科學教材分析：以加拿大英屬哥倫比亞省科學教材BC Science為例[J].中國電化教育，2018（6）：68-76.

[14]何善亮.基礎教育學校STEM教育的幾個前提性認識[J].教育理論與實踐，2018，38（7）：8-12.

[15]陳凱泉，何瑤，仲國強.人工智能視域下的信息素養內涵轉型及AI教育目標定位：兼論基礎教育階段AI課程與教學實施路徑[J].遠程教育雜志，2018，36（1）：61-71.

[16]趙章靖.新冠肺炎疫情沖擊下全球教育的變化特征和趨勢：關于OECD教育調研報告的分析[J].國家教育行政學院學報，2020（9）：59-69.

[17]丁士寧，張克旺.基于CNKI的CiteSpace應用可視化分析[J].現代信息科技，2023，7（6）：124-127，131.

[18]陳悅，陳超美，劉則淵，等.CiteSpace知識圖譜的方法論功能[J].科學學研究，2015，33（2）：242-253.

[19]張春芳，劉春林，郝震宇，等.CiteSpace軟件在畢業論文寫作中的應用[J].創新創業理論研究與實踐，2022，5（4）：1-3.

*項目來源：2023年甘肅省研究生“創新之星”項目（2023CXZX-321）；西北師范大學2022年度研究生科研資助項目（2022KYZZ—S107）。

作者簡介：張娜、陳卓，西北師范大學體育學院碩士研究生在讀。